3. Кондиционирование воздуха

Кондиционирование воздуха – создание в закрытых помещениях независимо от наружных метеоусловий воздуха с заданными параметрами (влажностью, температурой, чистотой). Основные процессы : зимой – нагревание, увлажнение; летом – охлаждение, осушка в камерах, оборудованных фильтрами, оросителями, калориферами и пр.

По условию задания кондиционирование помещений производится вне отопительного сезона. Таким образом, расход тепловой энергии на охлаждение воздуха равен хладопроизводительности кондиционера.

3.1. Потребление холода на кондиционирование, кВт:

Q_х = V_к n С_р' *t/3600, (3.1)

где V_к – объем (по внутреннему замеру) помещения, в котором производится кондиционирование, м³; V_к = 0,95 V; n– кратность воздухообмена в кондиционируемом помещении, обм/ч; С_р'– объемная изобарная теплоемкость воздуха, кДж/(м³К) ; t - разность температур воздуха перед кондиционером и после кондиционера при средней температуре самого жаркого месяца; t = 10 ⁰С.

3.2. Годовое потребление холода на кондиционирование, кВтч:

Q_х.г. = Q_х m₁ m₂, (3.2)

Где m₁ – среднесуточная потребность в кондиционировании, час; m₂ – продолжительность охлаждения воздуха за год в днях; m₂ = 365-l₀.

3.3. Пример расчета кондиционирования

Исходные данные:

Объем кондиционируемых помещений V_к = 0,95 V= 0,95*900=856 м³ ;

Кратность воздухообмена в кондиционируемом помещении, n =5 обм/ч;

Разность температур t = 10 ⁰С;

m₁=16 час/сут - среднесуточная потребность в кондиционировании; m₂ – продолжительность охлаждения воздуха за год в днях; m₂ = 148 дн.

Максимальное потребление холода на кондиционирование по уравнению (3.1):

Q_х = V_к n С_р' t/3600= 856*5*0,85*10/3600= 10,4 кВт.

Годовое потребление холода на кондиционирование по уравнению (3.2):

Q_х.г. = Q_х m₁ m₂ = 10,4*16*148= 24400 кВтч= 87,8*10³ МДж.

4. Водоснабжение

4.1. Характеристика систем водопровода. Нормы расхода воды

Водопотребители как объекты водоснабжения различаются по категориям надежности подачи воды:

I категория, к ней относятся нефтеперерабатывающие, химические производства, электростанции;

II категория – горнорудные, машиностроительные предприятия;

III – категория – мелкие промышленные предприятия и т.п.

Расчет систем внутреннего водопровода ведется в соответствии со строительными нормами и правилами СНиП 2.04.01-85 [3].

Далее приведены выборочно в соответствии с условиями задания нормативы по расходам холодной и горячей воды (табл. 4.1, 4.2).

Таблица 4.1

Нормы расходов хозяйственно-питьевой воды

отдельными потребителями по [3]

Водопотребитель	Измеритель	В сутки наибольшего водопотребления, л/сут g utot		Коэф. часовой неравномерности Kчас
Цехи со значительным тепловыделением, 24 Вт/ м2	1 человек в смену	45		2,5
Цехи с незначительным тепловыделением	1 человек в смену	25		3
Расход воды на поливку: -заводских проездов, тротуаров; -газонов, насаждений и цветников	1м2 1м2		0,4 -0,5 3 - 6		Норма дана на одну поливку в сутки; число поливок принимается по климатическим условиям

Таблица 4.2

Нормы расхода воды санитарными приборами

Санитарные приборы	Секундный расход воды, л/с			Часовой расход воды, л/час
	общий gtot	холодной gc	горячейgh	общий gtot	холодной gc	горячей gh
Умывальник со смесителем, мм	0,12	0,09	0,09	60	40	40
Душ в групповой установке	0,2	0,14	0,14	500	270	230

Суточный расход воды на водоснабжение предприятия складывается из расходов воды на технологические нужды, на хозяйственно-питьевые и гигиенические процедуры, на пожаротушение и на полив территории, л/сутки:

G^сут _в. = G_тех + G_{хоз-пит} + G _гиг +G_пож + G_пол., (4.1)

Далее приводится методика определения расходов (G_тех ; G_{хоз-пит}; G_гиг; G_пож; G_пол ) в примере расчета.

4.2. Пример расчета расходов воды на водоснабжение

4.2.1. Технологический потребитель

Общий расход воды пропорционален технологическим нормам на единицу оборудования (продукции) g_техн, либо на одно рабочее место.

В гараже предприятия оборудованы z=2 моечных места с нормируемым расходом g_техн = 1 л/с ; время мойки автомашин τ=1 час/сут.

Общий расход воды на мойку автомашин составит, л/сут.

G_техн = g* τ *z =1*3600*2= 7200. (4.2)

4.2.2. Расход хозяйственно-питьевой воды, л/сут

G ^сут_{хоз-пит} = g _u^tot *p *c, (4.3)

где g _u^tot - норма общего расхода воды в сутки наибольшего потребления (табл. 4.1) , принята 45 л/ чел в смену; р – численность работающих, равна 18 человек (табл.2); с – число смен в сутки, принято с= 2 смены.

G ^сут_{хоз-пит} = g _u^tot *p *c= 45*18*2= 812 л/сут

С учетом коэффициента неравномерности потребления К_ч = 2,5 максимальный часовой расход :

G ^час_{хоз-пит =} G ^сут_{хоз-пит} *К_ч /24= 812*2,5/24= 8,5 л/час.

4.2.3. Гигиенический расход воды на умывальники и душевые в сутки, л/сут

G^сут _гиг = G_душ + G_ум = 0,75* g_душn₁с ₊ 2,5* g_умn₂ с, (4.4)

где 0,75 час и 2,5 час – продолжительность пользования душем между сменами и умывальниками в течение смены, соответственно; g_душ =500 л/сут; g_ум=60 л/сут нормы расходов g _u^tot (табл.4.2); n₁ =6; n₂=4 - количество душевых сеток и умывальников (табл.2) ; с – число смен, с= 2.

G_гиг=G_душ+G_ум=0,75* g_душn₁с+2,5* g_умn₂ с=0.75*500*6*2+2,5*60*4*2=5700 л/сут

4.3. Пожаротушение. Нормы расхода воды

На промышленных предприятиях чаще всего действует объединенный хозяйственно-питьевой противопожарный водопровод. Причин объединения несколько:

- хозяйственно-питьевая водопроводная сеть обычно имеет большую мощность и более разветвлена;

- объединенные сети при строительстве более экономичны;

- объединенные сети более удобны в эксплуатации.

В соответствии с положениями норм государственной противопожарной службы РФ ( НПБ-105-95) определены категории помещений и зданий по взрывопожарной и пожарной опасности, приведенные в табл. 4. 3.

Таблица 4.3

Категории помещений и характеристика производств

Категория помещения	Характеристика веществ и материалов, находящихся в помещении
А взрывопожароопасное	Горючие газы, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки t ≤ 28 С. Взрывоопасные смеси, при воспламенении которых в помещении возникает давление Р ≥ 5 кПа (0,05 ат)
Б взрывопожароопасное	Горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости С t ≥ 28 С, способные образовать взрывоопасные смеси, при воспламенении которых в помещении возникает давление Р≥5 кПа
В1-В4 пожароопасные	Горючие и трудногорючие жидкости, твердые материалы, способные при взаимодействии с О2 или Н 2О или друг с другом только гореть
Г	Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, способные образовывать горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые могут использоваться как топлива
Д	Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии

Здания и пожарные отсеки их (выделенные противопожарными стенами) подразделяются на 4 категории по степеням огнестойкости его строительных конструкций. Предел огнестойкости строительных конструкций устанавливается по времени (в минутах) наступления одного или последовательно нескольких, нормируемых для данной конструкции признаков предельных состояний:

-потеря несущей способности (R);

- потеря целостности (Е);

- потеря теплоизолирующей способности (I).

Таблица 4.4

Характеристики огнестойкости зданий

Степень огнестойкости здания	Предел огнестойкости строительных конструкций, не менее
	Несущие элементы здания	Наружные стены	Межэтажные перекрытия	Покрытие бесчердачное	Лестничные клетки
					внутр. стены	марши и площадки
I	R -120	RE-30	REI-60	RE-30	REI120		R-60
II	R-45	RE-15	REI-45	RE-15	REI-90		R-45
III	R-15	RE-15	REI-15	RE-15	REI-45		R-30
IV	Не нормируется

В таблице 4.5 приведены выборочно расходы воды пожарными кранами диаметром 50 мм и длиной рукавов 10-20 м.

Таблица 4.5

Нормы расхода воды на наружное пожаротушение по [4]

Степень огнестойкости	Категория производства по пожарной опасности	Расходы воды на один пожар gнар л/с при объеме здания V тыс. м3
		более 3	3-5	5-20	20-50	50-200	200-400
I , II	Г Д	10	10	10	10	15	20
I, II	А Б В	10	10	15	20	30	35
III	Г Д	10	10	15	25	-	-
IY, Y	Г Д	10	15	20	30	-	-
IY, Y	В	15	20	25	-	-	-

Таблица 4.6.

Нормы расхода воды на внутреннее пожаротушение g_вн, л/с по [3]

Высота помещения (компактной струи), м	Расход воды на струю, л/с
6, 8, 10.,12	2,6; 2,9; 3,3; 3,7
14, 16	4,2; 4,6
18 20	5,1; 5,6

4.2.5. Пример расчета расходов воды на пожаротушение

Для помещения с категорией производства Г и степенью огнестойкости здания II объемом V=900 м³ , высотой 8 м норма расхода на наружное пожаротушение g _нар=10 л/с (табл.4.5); на внутреннее пожаротушение g_вн =2,9 л/с (табл.4.6). В здании предусмотрен установка двух пожарных кранов (z=2)

Расход воды на наружное пожаротушение составит, л /с:

G _нар = g_нар * V = 10*0,9 = 9. (4.5)

Расчетный расход воды на внутреннее пожаротушение:

G _вн = g_вн * z= 2,9*2=5,8 л/с. (4.6)

Время работы пожарных кранов 3 час в сутки. Тогда суточный расход воды на пожаротушение внутренним водопроводом равен:

G ^сут_вн = 5,8*3*3600= 62500 л/сут.

4.4. Поливка заводских тротуаров и проездов, газонов и цветников

Расход воды на полив пропорционален площади поливов F и норме расхода на 1м² g _u^tot (табл. 4.1):

Площадь заводских поливаемых территорий 200м², цветников 70 м².

Суточный суммарный расход воды на двукратную поливку равен:

G ^сут_пол=2 ∑ g _u^tot * F= 2( 0,5*200+5*70) =900 л/сут. (4.7)

4.6. Общий расход в сети водоснабжения предприятия по уравнению (4.1) составит:

∑G^сут= 7200+ 812+ 62500+ 900 = 71412 л/сут.

Годовой расход воды помимо технологического, хозяйственно-питьевого, гигиенического потребления, действующего в период рабочих суток l _год, включает число возможных пожаров (2…5) и число летних дней для полива (60):

∑G^год= 10^-3 (( G ^сут_техн + G ^сут_{хоз-пит} + G ^сут_гиг )*l _год + G_пож*3 + 60* G ^сут_пол )=

= 10^-3 (( 7200+812+5700)*242 + 5*62500 + 60*900) = 3685 м³/год (4.8)

Сети объединенного хозяйственно-противопожарного и производственно-противопожарного водопроводов должны проверяться на пропуск расчетного расхода воды на пожаротушение при наибольшем расходе воды на хозяйственно-питьевые нужды. При этом расходы на пользование душем, мытье полов, поливку территории не учитывается.

В данной контрольной работе проверка пропускной способности сети на суммарный расчетный расход воды не проводится.